Sox9在肝内胆管发育中的关键作用：揭示胆管形态异质性的分子调控机制

为解决肝内胆管（IHBD）形态异质性发育的分子机制问题，研究人员开展了关于Sox9在胆管发育中作用的研究。他们发现Sox9通过抑制Activin A调控胆管分支形态发生，揭示了IHBD发育中大导管与小导管的遗传需求差异。这一成果不仅为理解胆管发育提供了新视角，还为相关疾病研究提供了潜在靶点，值得生命科学领域的研究人员关注。

　　

肝脏内胆管（IHBD）的发育在成年后形成一个形态多样化的网络，包含大型“胆管”和小型“胆管管”。IHBD的形成与胆管上皮细胞（BECs）的发育密切相关，其起始于胚胎期第13.5天（E13.5），但调节IHBD形态差异的机制尚不清楚。本研究发现，胆管和胆管管的发育具有不同的遗传需求，其中Sox9是成年肝脏中形成外周胆管管的发育前体所必需的。通过优化大体积IHBD成像技术，我们发现IHBD在胚胎期第15.5天（E15.5）时以均质的网状结构出现，并在出生后2周内经历形态成熟。在发育过程中敲除Sox9会导致出生后分支形态发生减少，最终形成具有正常胆管但胆管管数量显著减少的成年IHBD。在缺乏Sox9的情况下，BECs无法成熟，并表现出TGF-β信号和Activin A的升高。外源性Activin A足以诱导野生型BEC类器官的发育基因表达和形态缺陷，而出生后早期抑制Activin A可挽救Sox9缺失情况下的IHBD形态发生。我们的数据表明，IHBD的正常结构依赖于Sox9对Activin A的抑制以促进胆管管的形态发生，从而揭示了形态异质性的调控机制。

在肝脏发育过程中，双潜能肝芽细胞分化为肝细胞和胆管上皮细胞（BECs）。发育信号通路，包括TGF-β、Notch和Yap/Hippo，在门静脉附近启动BEC命运，而肝细胞的特化则被认为是肝芽细胞在缺乏促BEC信号时的默认命运。成熟的BECs形成肝脏内胆管（IHBDs），其具有层次化的形态结构。小型的外周“胆管管”流入大型“胆管”，并最终汇入具有不同发育起源的肝外胆管系统。IHBD的形态发生从肝脏门静脉向周边进展，BEC标记物最早在胚胎期第11.5天至第13.5天（E11.5-E13.5）可检测到。随着BECs的特化，它们围绕门静脉排列形成胆管板。传统模型认为，胆管板相互堆叠，形成不连续的原始胆管结构，通过一种称为管状生成的分支形态发生相互连接并延长。这些结构在胚胎晚期和出生早期发生重排和退化，最终形成成年IHBD。IHBD网络发育异常与多种人类胆管疾病相关，但调节胆管与胆管管形态差异的机制以及IHBD整体结构的调控机制尚不清楚。

SOX9在肺、唾液腺和甲状腺的分支形态发生中发挥调控作用。在肝脏中，Sox9在胚胎期第11.5天（E11.5）的胆管板中被激活，并在成年所有BECs中持续表达。意外的是，条件性敲除Sox9的肝芽细胞（Sox9cKO）对IHBD发育的影响较小，仅导致BEC特化延迟（E15.5-P6）。然而，后续对老年Sox9cKO小鼠的研究发现BEC极性异常、初级纤毛丢失和肝囊肿发育，这引发了关于Sox9在建立正常IHBD表型中作用的疑问。本研究进一步探讨了Sox9在调节IHBD形态异质性中的作用。

通过大规模3D成像技术，我们发现发育过程中Sox9的缺失会破坏分支形态发生，导致成年肝脏中胆管管数量减少。同样，这种方法揭示了出生后早期IHBD以依赖Sox9的连续胆管“网”形式发育。机制上，我们发现Sox9抑制Activin A，而抑制Activin A可部分挽救Sox9cKO相关的IHBD发育缺陷。我们确定了IHBD形态不同区域的遗传需求：（1）Sox9独立的大型胆管形态发生；（2）Sox9驱动的、Activin A抑制的小型胆管管形态发生。